CN111838114B - 智能喷雾器控制***及智能喷雾器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能喷雾器控制***及智能喷雾器，智能喷雾器控制***包括电机、驱动模块、控制模块以及电源模块。电机连接于喷雾器本体以将喷雾器本体内的液体喷出。驱动模块包括信号发生器和电机驱动电路，电机驱动电路的输出连接电机，电机驱动电路包括至少一个驱动开关，每一个驱动开关的控制极连接于信号发生器，信号发生器输出脉冲宽度调制信号以控制每一驱动开关的状态，至少一个驱动开关将数字信号的脉冲宽度调制信号转化为模拟信号以控制电机的转速。控制模块电性连接驱动模块，控制模块基于用户输入的操作信号控制驱动模块的输出。电源模块电性连接电机、驱动模块以及控制模块。

Description

智能喷雾器控制***及智能喷雾器

技术领域

本发明涉及电动喷雾器领域，且特别涉及一种智能喷雾器控制***和智能喷雾器。

背景技术

目前，农业是利用动植物的生长发育规律，通过人工培育来获得产品的产业。农业属于第一产业，研究农业的科学是农学。农业的劳动对象是有生命的动植物，获得的产品是动植物本身。农业提供支撑国民经济建设与发展的基础产品。农业生产中会用到很多农业用具，其中喷雾器是常用的一种农具，喷雾器是利用空吸作用将药液或其它液体变成雾状，均匀地喷射到其它物体上的器具。我们在农田中最常见到的是背负式的喷雾器，使用者把喷雾器背在背部进行喷洒作业。

传统的背负式的喷雾器多为手动式的，随着电子技术的不断发展，目前市面上已经出现了一些电动喷雾器。目前大部分的电动喷雾器都采用机械开关加调速器的方式进行喷雾状态控制。这种喷雾控制方式喷雾精度较低，不适合精细作业。为了解决这一问题，则需要采用高精度的控制器来控制喷雾量。由于喷雾器本体的开模成本较高，如何将高精度的控制器与现有的喷雾器本体相兼容是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种准确控制喷雾量的智能喷雾器控制***和智能喷雾器。

为了实现上述目的，本发明提供一种智能喷雾器控制***，其包括电机、驱动模块、控制模块以及电源模块。电机连接于喷雾器本体以将喷雾器本体内的液体喷出。驱动模块包括信号发生器和电机驱动电路，电机驱动电路的输出连接电机，电机驱动电路包括至少一个驱动开关，每一个驱动开关的控制极连接于信号发生器，信号发生器输出脉冲宽度调制信号以控制每一个驱动开关的状态，至少一个驱动开关将数字信号的脉冲宽度调制信号转化为模拟信号以控制电机的转速。控制模块电性连接驱动模块，控制模块基于用户输入的操作信号控制驱动模块的输出。电源模块电性连接电机、驱动模块以及控制模块。

根据本发明的一实施例，在电机处于喷雾工作时，控制模块检测此时信号发生器输出的脉冲宽度调制信号的参数并将其写入存储器内；当用户下一次启动智能喷雾器时，控制模块调用存储器内写入的上一次的脉冲宽度调制信号的参数至信号发生器。

根据本发明的一实施例，信号发生器为集成于控制模块内的多谐振荡器，智能喷雾器控制***还包括与控制模块无线连接的遥控器。

根据本发明的一实施例，控制模块实时获取电机的转速或信号发生器输出的脉冲宽度调制信号的参数以判断当前电机的转速状态；当电机全转速运转超过设定时间时输出报警信号以警示用户。

根据本发明的一实施例，电源模块包括蓄电池、充电电路以及分别电性连接蓄电池和控制模块的电池电量检测单元，电池电量检测单元实时检测蓄电池的电量并将检测结果传输至控制模块。

根据本发明的一实施例，智能喷雾器控制***还包括电性连接于控制模块的显示模块，显示模块实时显示蓄电池的电量且当电池电量检测单元检测到电池电量低于设定阈值时，显示模块输出低电量警示信号。

根据本发明的一实施例，当电池电量检测单元检测到电池电量低于工作电量阈值时，控制模块输出停止信号至信号发生器以锁定喷雾，工作电量阈值小于或等于设定阈值。

根据本发明的一实施例，充电电路的外部电源输入端的正极上设置有一防短接的二极管，二极管的阳极连接至外部电源的输出侧。

根据本发明的一实施例，控制模块在初次运行后会产生一表征其身份的唯一序列标识且序列标识包含了产生序列标识时的时间和地点，喷雾器本体上具有与序列标识对应关联的编号；

或者，显示模块上的二维码内集成有表征喷雾器身份的唯一序列标识。

相对应的，本发明还提供一种智能喷雾器，其包括喷雾器本体和上述智能喷雾器控制***。其中，驱动模块和控制模块集成于一控制器壳体内且控制器壳体通过安装部可拆卸式连接于喷雾器本体内；安装部为设置于控制器壳体背面的具有外螺纹的安装轴，安装轴穿射喷雾器本体上的安装孔并与具有内螺纹的紧固件锁紧。

综上所述，本发明提供智能喷雾控制***通过调节脉冲宽度调制信号的占空比来改变电机的转速，从而实现喷雾量均匀、高精度地调节控制。而由至少一个驱动开关所组成的驱动电路将数字信号的脉冲宽度调制信号转换成模拟信号后对电机进行驱动，从而实现电机转速的精准控制以达到精准控制喷雾量的目的。进一步的，在喷雾器正常工作时，控制模块检测当前工作状态下信号发生器输出的脉冲宽度调制信号的参数并将其写入存储器内；当用户下一次启动智能喷雾器时，控制模块调用存储器内写入的上一次的脉冲宽度调制信号的参数至信号发生器。相比现有的采用调速器进行手动调速，本发明提供的智能喷雾控制***不仅大大提高了喷雾精度同时也很好地解决了用户在每次使用喷雾器的喷雾调试，大大提高了喷雾效率的同时也避免可调试造成的农药浪费。

为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1所示为本发明一实施例提供的智能喷雾器控制***的原理框图。

图2所示为图1中驱动模块的电路图。

图3所示为防短接的二极管在充电电路上的原理图。

图4所示为喷雾器的结构示意图。

图5所示为控制器壳体的结构示意图。

图6所示为图5在另一视角下的结构示意图。

图7所示为图5中安装部的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供的智能喷雾器控制***包括电机1、驱动模块2、控制模块3以及电源模块4。电机1连接于喷雾器本体10以将喷雾器本体10内的液体喷出。驱动模块2包括信号发生器21和电机驱动电路22，电机驱动电路22的输出连接电机1，电机驱动电路22包括至少一个驱动开关，每一个驱动开关的控制极连接于信号发生器，信号发生器21输出脉冲宽度调制信号以控制每一个驱动开关的状态，至少一个驱动开关将数字信号的脉冲宽度调制信号转化为模拟信号以控制电机的转速。控制模块3电性连接驱动模块2，控制模块3基于用户输入的操作信号控制驱动模块2的输出。电源模块4电性连接电机1、驱动模块2以及控制模块3。

于本实施例中，电机1为直流电机，电机驱动电路22包括两个并列的驱动开关Q1，Q2，两个驱动开关大大提高了驱动电流，从而能很好地满足电机的功率需求。优选的，两个驱动开关Q1，Q2均为MOS管。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，电机驱动电路可包括一个或三个以上的驱动开关且驱动开关也可为其它开关元件，如晶体管或IGBT等。

于本实施例中，信号发生器21集成于控制模块3内。控制模块3为STM32系列芯片，该系列的芯片自带多谐振荡器，该多谐振荡器作为信号发生器21以产生占空比可调的脉冲宽度调制信号(PWM信号)。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，信号发生器也可独立于控制模块。为便于用户使用，于本实施例中，智能喷雾器控制***还包括与控制模块3无线连接的遥控器5。遥控器5的设置极大方便了用户的操作，用户无需再反手拧开关来实现电机转速的调整，使用非常的方便。

目前市面上的背负式电动喷雾器均是采用调速器进行电机转速的调节，设备在使用过程中，完全依靠用户的经验来调整喷洒流量，无法精准控量从而导致农作物用量不一，农作物的生长均匀性差。而本实施例提供的智能喷雾器控制***采用数字PWM信号驱动两个驱动开关Q1，Q2的开通和关断，从而实现电机1转速的精确控制，进而实现喷洒量的精确控制，可很好地应用于大批量的工业化农作物作业中，为农业的智能化发展提供了很好地基础条件。

为进一步提高喷雾器的智能程度，于本实施例中，在电机1处于喷雾工作时，控制模块3检测此时信号发生器21输出的脉冲宽度调制信号的参数并将其写入控制模块3内的存储器中。当用户下一次启动智能喷雾器时，控制模块3调用存储器内写入的上一次的脉冲宽度调制信号参数至信号发生器。该设置使得作业人员在下一次开启智能喷雾器时就可调用上一次的喷雾参数进行喷雾，而无需进行调试，这不仅大大提高了喷雾的效率，同时也避免了调试时药水的浪费。

在实际使用中，当用户长时间使用电机全速进行喷洒，会加速设备零部件的老化和损坏，从而严重影响喷雾器的使用寿命。有鉴于此，于本实施例中，智能喷雾器控制***还包括实时监测电机1转速的传感器7，控制模块3电性连接传感器7并接收传感器7输出的转速信号。当电机全转速运转超过设定时间时输出报警信号以警示用户。然而，本发明对电机转速的检测方式不作任何限定。由于电机1的转速与信号发生器21输出的PWM信号的占空比相关，故于其它实施例中，控制模块也可通过实时获取信号发生器输出的PWM信号的参数以判断当前电机的转速状态。

电源模块为整个喷雾器提供动力，用户在喷雾时需要实时关注电量的问题。在现有的电动喷雾器中，用户是无法观察当前电源模块剩余的电量的。因此就经常会出现工作还未完成但喷雾器就没电了的情况，使用非常的不方便；且当农药剩余量比较大(如还剩半桶等)的情况下，会造成资源的浪费。于本实施例中，电源模块4包括蓄电池41、充电电路42以及分别电性连接蓄电池41和控制模块3的电池电量检测单元43，电池电量检测单元43实时检测蓄电池41的电量并将检测结果传输至控制模块3。具体而言，电池电量检测单元43实时监测蓄电池两端的电压，之后输出至控制模块3。控制模块3对其进行模数转换后以百分比的形式在显示模块6上显示，用户可通过显示模块6直观且准确地查看当前蓄电池41的电量，使用非常的方便。进一步的，当电池电量检测单元43检测到电池电量低于设定阈值时，控制模块3将通过显示模块6输出低电量警示信号以提醒用户。

此外，显示模块6的设置还实现了智能喷雾器和用户之间的人机交互，用户不仅可通过显示模块6来观察到智能喷雾器的工作状态；进一步的，企业也可通过显示模块6来展示企业本身或者是产品本身的特性。具体而言，可通过显示模块主界面自动切换的方式显示产品宣传；也可放置二维码引导用户扫码了解详情。这种人机交互方式集产品功能和宣传展示于一体，其提供了一种全新的商业方法。

在现有的电动喷雾器中，用户不能直观感受到电量的多少，电量过低时其也不能提醒用户对设备进行充电，从而导致用户在使用时突然中断。该现象极易导致电池亏损、电机堵塞以及农药浪费。为解决这一问题，当电池电量检测单元43检测到电池电量低于工作电量阈值时，控制模块3输出停止信号至信号发生器21以锁定喷雾。一般而言，工作电量阈值小于设定阈值。譬如，设定阈值为蓄电池满电量的20％，当低于设定阈值时，提示用户注意剩余电量过低，需及时充电。而工作电路阈值则为满电量的5％，当低于设定阈值时，停止电动喷雾器继续工作，防止电池亏损，加速设备老化。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例中，工作电量阈值也可等于设定阈值。

于本实施例中，充电电路42的外部电源输入端的正极上设置有一防短接的二极管D，二极管D的阳极连接至外部电源的输出侧。该设置使得只有充电电路42的正极连接至外部电源的正极线时二极管D导通，外部电源通过充电电路42对蓄电池41进行充电。而当用户反接，充电电路42的正极连接至外部电源的负极线时，二极管D截止，充电电路不工作，该设置很好的解决了目前市面上的电动喷雾器因电线接反短路而引起发热、起火、烧焦等危险，不仅大大提高了喷雾器的使用安全性，同时也大大提高了其使用寿命。

在充分考虑智能喷雾器的性能和安全性后，本实施例则从售后维修等方面进一步提高其智能化程度。具体而言，于本实施例中，控制模块3在初次运行后会产生一表征其身份的唯一序列标识且所述序列标识包含了产生序列标识时的时间和地点，喷雾器本体上具有与序列标识对应关联的编号。这不仅极有利于产品的统一管理且在维修时维修人员通过设备序列号来追溯产品的销售时间和地点，对于后期且售后带来了巨大的便捷，为喷雾器领域提供了一种全新的产品管理模式。进一步的，于本实施例中，控制模块3内的计时器实时累计设备的工作时间并在显示模块6上进行展示，用户可通过查看累计使用时间来对设备进行保养等操作，从而提高设备的使用寿命。然而，本发明对此不作任何限定。于其它实施例，也可在显示模块6上的二维码内集成表征喷雾器本体的身份标识，用户或维修人员通过扫描二维码即可获得产品的生产时间和地点。相对应的，如图4所示，本实施例还提供一种智能喷雾器，其包括喷雾器本体10和上述智能喷雾器控制***。其中，驱动模块2、控制模块3以及显示模块6均集成于一控制器壳体30内且控制器壳体30通过安装部33可拆卸式连接于喷雾器本体10内；安装部33为设置于控制器壳体背面的具有外螺纹的安装轴，安装轴穿射喷雾器本体10上的安装孔并与具有内螺纹的紧固件锁紧。

于本实施例中，喷雾器本体10上具有一安装槽101，安装槽101内具有用于装配充电座的充电座安装孔102和用于安装控制器壳体30的控制器安装孔103。如图5至图7所示，控制器壳体30包括背壳体31、前壳体32以及安装轴33。前壳体32可拆卸式盖合于背壳体31且与背壳体31之间形成用于容纳驱动模块和控制模块的容置空间，前壳体32上开设有显示模块安装孔32a。安装轴33设置于背壳体31靠近充电座的一侧的底壁且与喷雾器本体上的控制器安装孔103对应设置。于本实施例中，安装轴33与背壳体31一体成型。然而，本发明对此不作任何限定。

于本实施例中，智能喷雾器控制***是一款集成开关控制和调速控制于一体的高精度智能控制器，其可替代现有电动喷雾器中的机械开关和调速器。设置控制器安装孔103的位置为现有电动喷雾器内的调速器的安装位置。该设置使得高精度智能控制器与现有的喷雾器本体的兼容，不仅大大降低智能喷雾器的改造和生产成本，同时也大幅度缩短了高精度控制的智能喷雾器的研发周期。

于本实施例中，安装轴33上具有外螺纹，安装轴33穿射控制器安装孔103并与具有内螺纹的紧固件锁紧，从而实现控制器壳体30的固定。由于安装轴33需要深入喷雾器本体10内，用户需要将手深入喷雾器本体10内将紧固件螺纹连接于安装轴33。为便于安装轴33的锁紧，于本实施例中，安装轴33的表面上具有至少一个轴向槽331，轴向槽331在外螺纹上形成多个切割口332，具有内螺纹的紧固件通过任意一切割口装配进外螺纹，装配更加的迅速和方便。优选的，安装轴33的表面上具有六个均匀分布的轴向槽331。然而，本发明对此不作任何限定。

综上所述，本发明提供智能喷雾控制***通过调节脉冲宽度调制信号的占空比来改变电机的转速，从而实现喷雾量均匀、高精度地调节控制。而由至少一个驱动开关所组成的驱动电路将数字信号的脉冲宽度调制信号转换成模拟信号后对电机进行驱动，从而实现电机转速的精准控制以达到精准控制喷雾量的目的。进一步的，在喷雾器正常工作时，控制模块检测当前工作状态下信号发生器输出的脉冲宽度调制信号的参数并将其写入存储器内；当用户下一次启动智能喷雾器时，控制模块调用存储器内写入的上一次的脉冲宽度调制信号的参数至信号发生器。相比现有的采用调速器进行手动调速，本发明提供的智能喷雾控制***不仅大大提高了喷雾精度同时也很好地解决了用户在每次使用喷雾器的喷雾调试，大大提高了喷雾效率的同时也避免可调试造成的农药浪费。

虽然本发明已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟知此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。

Claims (7)

1.一种智能喷雾器控制***，其特征在于，所述智能喷雾器控制***集成开关控制和调速控制于一体，其包括：

喷雾器本体；

电机，连接于喷雾器本体以将喷雾器本体内的液体喷出；

驱动模块，包括信号发生器和电机驱动电路，电机驱动电路的输出连接电机，电机驱动电路包括至少一个驱动开关，每一个驱动开关的控制极连接于信号发生器，信号发生器输出脉冲宽度调制信号以控制每一个驱动开关的状态，至少一个驱动开关将数字信号的脉冲宽度调制信号转化为模拟信号以控制电机的转速；

控制模块，电性连接驱动模块，所述控制模块基于用户输入的操作信号控制驱动模块的输出；

电源模块，电性连接电机、驱动模块以及控制模块；

在电机处于喷雾工作时，控制模块检测此时信号发生器输出的脉冲宽度调制信号的参数并将其写入存储器内；当用户下一次启动智能喷雾器时，控制模块调用存储器内写入的上一次的脉冲宽度调制信号的参数至信号发生器；所述信号发生器为集成于控制模块内的多谐振荡器，所述智能喷雾器控制***还包括与控制模块无线连接的遥控器；

其中，驱动模块和控制模块集成于一控制器壳体内且控制器壳体通过安装部可拆卸式连接于喷雾器本体内；安装部为设置于控制器壳体背面的具有外螺纹的安装轴，安装轴穿射喷雾器本体上的安装孔并与具有内螺纹的紧固件锁紧。

2.根据权利要求1所述的智能喷雾器控制***，其特征在于，控制模块实时获取电机的转速或信号发生器输出的脉冲宽度调制信号的参数以判断当前电机的转速状态；当电机全转速运转超过设定时间时输出报警信号以警示用户。

3.根据权利要求1所述的智能喷雾器控制***，其特征在于，所述电源模块包括蓄电池、充电电路以及分别电性连接蓄电池和控制模块的电池电量检测单元，电池电量检测单元实时检测蓄电池的电量并将检测结果传输至控制模块。

4.根据权利要求3所述的智能喷雾器控制***，其特征在于，所述智能喷雾器控制***还包括电性连接于控制模块的显示模块，显示模块实时显示蓄电池的电量且当电池电量检测单元检测到电池电量低于设定阈值时，显示模块输出低电量警示信号。

5.根据权利要求4所述的智能喷雾器控制***，其特征在于，当电池电量检测单元检测到电池电量低于工作电量阈值时，控制模块输出停止信号至信号发生器以锁定喷雾，工作电量阈值小于或等于设定阈值。

6.根据权利要求3所述的智能喷雾器控制***，其特征在于，所述充电电路的外部电源输入端的正极上设置有一防短接的二极管，所述二极管的阳极连接至外部电源的输出侧。

7.根据权利要求1所述的智能喷雾器控制***，其特征在于，所述控制模块在初次运行后会产生一表征其身份的唯一序列标识且所述序列标识包含了产生序列标识时的时间和地点，喷雾器本体上具有与序列标识对应关联的编号；

或者，显示模块上的二维码内集成有表征喷雾器身份的唯一序列标识。

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